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(2013•江苏模拟)氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点.(1)以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下:①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);△H=-159.47kJ•mol-1②NH2CO2N
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(2013•江苏模拟)氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点.
(1)以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下:
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);△H=-159.47kJ•mol-1
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);△H=a kJ•mol-1
③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);△H=-86.98kJ•mol-1
则a为______.
(2)反应2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(l)+H2O(g) 在合成塔中进行.图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比[
]和水碳比[
]投料时二氧化碳转化率的情况.
![](http://hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/dbb44aed2e738bd42ba4f185a28b87d6267ff9f9.jpg)
①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值分别为:A.0.6~0.7 B.1~1.1 C.1.5~1.61
生产中应选用水碳比的数值为______(选填序号).
②生产中氨碳比宜控制在4.0左右,而不是4.5的原因可能是______.
(3)尿素可用于湿法烟气脱氮工艺,其反应原理为:
NO+NO2+H2O=2HNO2 2HNO2+CO(NH2)2=2N2↑+CO2↑+3H2O.
①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳.若烟气中V(NO):V(NO2)=5:1时,可通入一定量的空气,同温同压下,V(空气):V(NO)=______(空气中氧气的体积含量大约为20%).
②图2是尿素含量对脱氮效率的影响,从经济因素上考虑,一般选择尿素浓度约为______%.
(4)图3表示使用新型电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量,同时又能实现氮固定的新型燃料电池.请写出该电池的正极反应式______.生产中可分离出的物质A的化学式为______.
(1)以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下:
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);△H=-159.47kJ•mol-1
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);△H=a kJ•mol-1
③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);△H=-86.98kJ•mol-1
则a为______.
(2)反应2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(l)+H2O(g) 在合成塔中进行.图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比[
n(NH3) |
n(CO2) |
n(H2O) |
n(CO2) |
![](http://hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/dbb44aed2e738bd42ba4f185a28b87d6267ff9f9.jpg)
①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值分别为:A.0.6~0.7 B.1~1.1 C.1.5~1.61
生产中应选用水碳比的数值为______(选填序号).
②生产中氨碳比宜控制在4.0左右,而不是4.5的原因可能是______.
(3)尿素可用于湿法烟气脱氮工艺,其反应原理为:
NO+NO2+H2O=2HNO2 2HNO2+CO(NH2)2=2N2↑+CO2↑+3H2O.
①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳.若烟气中V(NO):V(NO2)=5:1时,可通入一定量的空气,同温同压下,V(空气):V(NO)=______(空气中氧气的体积含量大约为20%).
②图2是尿素含量对脱氮效率的影响,从经济因素上考虑,一般选择尿素浓度约为______%.
(4)图3表示使用新型电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量,同时又能实现氮固定的新型燃料电池.请写出该电池的正极反应式______.生产中可分离出的物质A的化学式为______.
▼优质解答
答案和解析
(1)①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);△H=-159.47kJ•mol-1
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);△H=a kJ•mol-1
③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);△H=-86.98kJ•mol-1
依据热化学方程式和盖斯定律①+②=③,得到-159.47KJ/mol+a=-86.98KJ/mol
a=+72.49KJ/mol;
故答案为:+72.49;
(2)①氨碳比相同时曲线Ⅰ二氧化碳的转化率大,所以生产中选用水碳比的数值为A;
故答案为:A;
②氨碳比在4.5时,需要氨气较多,但依据图象分析二氧化碳转化率增大不多,工业合成氨生成工艺较复杂,提高生产成本;
故答案为:氨碳比在4.5时,NH3的量增大较多,而CO2的转化率增加不大,提高了生产成本;
(3)①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳,即1:1,若烟气中V(NO):V(NO2)=5:1时,设通入空气中氧气体积为x;
则2NO+O2=2NO2
2x x 2x
=1:1,
计算得到x=1
空气体积为5
所以同温同压下,V(空气):V(NO)=1:1
故答案为:1:1;
②图象分析可知,当尿素浓度为5mol/L左右时,脱氮效率基本不变,所以从经济因素上考虑,一般选择尿素浓度约为5%左右大达到较大的脱氮效率;
故答案为:5%;
(4)以N2、H2为原料,以HCl-NH4Cl为电解质溶液构成新型燃料电池,正极发生还原反应,即氮气被还原生成NH4+,电极反应式为N2+6e-+8H+=2NH4+;负极是氢气失电子生成氢离子,政绩生成铵根离子在电解质溶液中可以分离出氯化铵;
故答案为:N2+6e-+8H+=2NH4+; NH4Cl;
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);△H=a kJ•mol-1
③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);△H=-86.98kJ•mol-1
依据热化学方程式和盖斯定律①+②=③,得到-159.47KJ/mol+a=-86.98KJ/mol
a=+72.49KJ/mol;
故答案为:+72.49;
(2)①氨碳比相同时曲线Ⅰ二氧化碳的转化率大,所以生产中选用水碳比的数值为A;
故答案为:A;
②氨碳比在4.5时,需要氨气较多,但依据图象分析二氧化碳转化率增大不多,工业合成氨生成工艺较复杂,提高生产成本;
故答案为:氨碳比在4.5时,NH3的量增大较多,而CO2的转化率增加不大,提高了生产成本;
(3)①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳,即1:1,若烟气中V(NO):V(NO2)=5:1时,设通入空气中氧气体积为x;
则2NO+O2=2NO2
2x x 2x
5−2x |
1+2x |
计算得到x=1
空气体积为5
所以同温同压下,V(空气):V(NO)=1:1
故答案为:1:1;
②图象分析可知,当尿素浓度为5mol/L左右时,脱氮效率基本不变,所以从经济因素上考虑,一般选择尿素浓度约为5%左右大达到较大的脱氮效率;
故答案为:5%;
(4)以N2、H2为原料,以HCl-NH4Cl为电解质溶液构成新型燃料电池,正极发生还原反应,即氮气被还原生成NH4+,电极反应式为N2+6e-+8H+=2NH4+;负极是氢气失电子生成氢离子,政绩生成铵根离子在电解质溶液中可以分离出氯化铵;
故答案为:N2+6e-+8H+=2NH4+; NH4Cl;
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